Structuur en replicatie 9. DNA & CHROMOSOMEN Structuur en replicatie

Inleiding Chromosomen (fig A): • in de kern van elke lichaamscel (bij de mens 23 paar) • bestaat uit DNA + eiwitten (fig B) DNA (fig C): • bestaat uit een lange reeks opeenvolgende basenparen G-C, A-T, C-G en T-A in wisselende volgorde  chemisch alfabet • specifieke volgorde van de basen  gen Genen (fig D): • kleine, onzichtbare informatiedragende elementen • bevat de informatie voor erfelijke eigenschappen, bv. kleur haar en ogen.

Het Chromosoom Bestaat uit DNA, sterk opeengepakt dmv eiwitten (histonen) VOOR CELDELING NA CELDELING chromatide centromeer Identieke zuster chromatiden

DNA: bouwstenen Nucleotiden: basisstructuur fosfaat base (deoxy)ribose 5’ C O 1’ 4’ (deoxy)ribose 3’ 2’

DNA: bouwstenen 4 verschillende basen  4 verschillende nucleotiden adenine thymine A T THYMIDINE ADENOSINE cytosine guanine C G CYTIDINE GUANOSINE

DNA : bouwstenen OPGELET ! nucleotide nucleoside

DNA : aanschakeling vd bouwstenen 1’ 3’ 5’ De nieuwe nucleotide wordt: Gekoppeld aan de 3’ kant van de vorige Gekoppeld langs zijn 5’ kant C O 1’ 3’ 5’

DNA : aanschakeling vd bouwstenen tot een streng 5’ kant C O 1’ 3’ 5’ C O 1’ 3’ 5’ C O 1’ 3’ 5’ De DNA streng wordt steeds verlengd langs zijn 3’ kant! C O 1’ 3’ 5’ 3’ kant

DNA : 2 strengen DNA bestaat uit 2 strengen die aan elkaar hangen: In omgekeerd zin (5’  3’ en 3’  5’) = antiparallel Met waterstofbruggen tussen de basen 2 combinaties: C met G (3 H-bruggen) A met T (2 H-buggen) G C complementariteitsregels T A

G bindt met C T bindt met A Complementaire strengen = passen bij elkaar volgens complementariteitsregels A G 3’ 5’ T 5’ T C C A G bindt met C T bindt met A 3’

Antiparallelle strengen = als we beide strengen volgen van 5’ naar 3’, gaat de ene (hier de linkse) naar beneden en de andere (hier de rechtse) naar boven 3’ 5’ T A C G C G A T 5’ 3’

Verschil DNA-RNA DNA RNA Nucleïnezuur Suiker desoxy- ribose Fosforzuur Organische basen A C G T A C G U Vb van een nucleoside (= base + suiker) thymidine uridine

DNA replicatie DNA-replicatie = het kopiëren van DNA Verschillende stappen: Loskoppelen van eiwitten (histonen) Ontwinden van het DNA De twee complementaire strengen worden uit elkaar gehaald (H-bruggen worden dus gebroken) Op de twee “oude” strengen worden nieuwe basen geplaatst: volgens de complementariteitsregels in de 5’  3’ richting Door DNA-polymerase Zo ontstaan er twee “half-nieuwe” DNA-moleculen 1 streng komt van de oude molecule, 1 streng is nieuw gebouwd Men noemt het kopiëren van DNA daarom “semi-conservatief”

DNA replicatie Dit is niet alles: DNA polymerase is niet het enige enzym dat nodig is om DNA te kopiëren: DNA-helicase: ontwindt het DNA Single Strand Binding proteins (SSB): binden en stabiliseren het enkelstrengig DNA DNA polymerase: bouwt op basis van de complementariteitsregels extra nucleotiden aan de 3’-kant van een andere nucleotide Primase: bouwt een “primer” = stukje RNA waaraan het DNA polymerase kan verderbouwen DNA-ligase: verbindt stukken DNA met elkaar DNA-polymerase heeft dus een primer nodig om het kopiëren te kunnen starten, de volgende animatie toont dit: http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/dnarep/repstrands.html?blah=&step=1

DNA replicatie Er is nóg meer aan de hand:  PROBLEEM! Herinner u: DNA is antiparallel Elke streng moet verlengd worden in de 5’ naar 3’ richting  PROBLEEM! Oplossing: De manier van kopiëren zal voor beide strengen verschillend zijn: Leading strand = streng die gevolgd wordt van 3’ naar 5’, de nucleotiden kunnen dus gemakkelijk aangebouwd worden in de juiste richting: van 5’ naar 3’ wordt op een continue manier gekopieerd zoals getoond in de vorige animatie (step 1) Lagging strand = streng die gevolgd wordt van 5’ naar 3’, de nucleotiden moeten dus worden aangebouwd in de andere richting dan de richting waarin DNA polymerase vooruitbeweegt wordt in kleine stukjes gekopieerd = discontinu (step 2 tot step 5) http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0 http://www.bioteach.ubc.ca/TeachingResources/MolecularBiology/DNAReplication.swf

DNA replicatie: zelfstudie Het voorgaande kan je nu inoefenen: http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/dnarep/addnew.html

DNA replicatie: weblinks http://www.pbs.org/wgbh/aso/tryit/dna/# Doe-het-zelf DNA replicatie, goed om baseparing te oefenen en basis van het proces te leren http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/dnarep/strands.html Doe-het-zelf DNA replicatie, goed om leading en lagging strand synthese in te oefenen Lees eerst “Review” , doe dan “Practice” Hier kan je ook het hele deel ivm DNA structuur en recplicatie herhalen in inoefenen met soortgelijke oefeningen http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter14/animations.html# 2 zeer goede video’s die de replicatie in detail uitlegt. Geluid is handig! http://www.johnkyrk.com/DNAreplication.html DNA replicatie: zeer volledig, maar voor gevorderden! http://bioteach.ubc.ca/TeachingResources/MolecularBiology/DNATris/readme.htm Tetris met nucleotiden, om baseparing in te oefenen

DNA: weblinks http://www.pbs.org/wgbh/nova/genome/dna.html# Overzicht bouw chromosoom-DNA